Спустя долю секунды после Большого взрыва Вселенная была раскаленным бульоном из частиц и античастиц. По всем законам они должны были полностью уничтожить друг друга, оставив лишь пустоту. Но по неизвестной причине на каждый миллиард пар осталась одна «лишняя» частица материи. Именно из таких выживших крупиц сложились галактики, звезды и люди. Чтобы объяснить этот перекос, физики обращаются к эпохе, когда электрослабое взаимодействие (объединение электрических и радиоактивных сил) еще проявляло себя иначе — тогда внутри этого кипящего бульона возникали пузыри новой фазы, похожие на пузырьки в кастрюле. Частицы, проходя сквозь стенку такого пузыря, чувствовали легкое предпочтение в сторону материи — словно уличный регулировщик, который чуть дольше держит зеленый свет для машин в одном направлении.
Этот процесс описывают уравнениями, похожими на транспортные: они следят, сколько частиц какого сорта где находится. Самый известный инструмент — уравнение, предложенное Людвигом Больцманом еще в XIX веке. Оно учитывает столкновения и движение. Но в квантовом мире частицы еще и «дрожат» — постоянно обмениваются энергией с окружением. Новая работа уточняет это уравнение, аккуратно выводя его из квантовой теории поля — самого точного языка для разговора о частицах. Авторы учли поправки, которые раньше отбрасывали. И сделали вывод прозрачным для систем, где смешиваются разные сорта частиц. По сути, они построили более надежный мост между микроскопической теорией и макроскопическими потоками в ранней Вселенной.
Этот шаг, возможно, не изменит картину кардинально, но дает твердую почву для будущих расчетов. Ведь до сих пор модели рождения материи содержали упрощения и догадки. Теперь, с этим полевым подходом, туман становится чуть прозрачнее. А значит, появляется возможность лучше понять, почему наш мир состоит из вещества, а не из чистой энергии. И почему есть вообще хоть что-то, а не пустота.
Уравнение Больцмана изначально вывели для газа в XIX веке, а сегодня оно помогает разгадывать тайны рождения Вселенной.
В фантастических сагах вроде «Звездного пути» двигатели на антиматерии работают на аннигиляции. Но если бы антиматерии было столько же, сколько материи, такие двигатели были бы не нужны: всё бы аннигилировало само.